Gestaltungspotenzial von digitalen Compositingsystemen Thorsten Wolf Diplomarbeit Wintersemester 03/04 1. Betreuer Herr Prof. Martin Aichele 2. Betreuer Herr Prof. Christian Fries Fachhochschule Furtwangen Fachbereich Digitale Medien „Das vielleicht größte Missverständnis über die Fotografie kommt in den Worten ‚die Kamera lügt nicht‛ zum Ausdruck. Genau das Gegenteil ist richtig. Die weitaus meisten Fotos sind ‚Lügen‛ in dem Sinne, daß sie nicht vollkommen der Wirklichkeit entsprechen: sie sind zweidimensionale Abbildungen dreidimensionaler Objekte, Schwarzweißbilder farbiger Wirklichkeit, ‚starre‛ Fotos bewegter Objekte. … “ [Kan78] S. 54f Für Mama und Papa, of course. Eidesstattliche Erklärung i Eidesstattliche Erklärung Ich, Thorsten Wolf, erkläre hiermit an Eides statt, dass ich die vorliegende Diplomarbeit selbstständig und ohne unzulässige fremde Hilfe angefertigt habe. Alle verwendeten Quellen und Hilfsmittel sind angegeben. Furtwangen, 24. Februar 2004 Thorsten Wolf Vorwort iii Vorwort In meiner Diplomarbeit „Gestaltungspotenzial von digitalen Compositingsystemen“ untersuche ich den vielseitigen visuellen Bereich der Medieninformatik. In der vorliegenden Arbeit sollen die gestalterischen Potenziale von digitalem Compositing ausgelotet werden. Hierzu untersuche ich theoretisch wie praktisch die digitalen Bildverarbeitungsverfahren und –möglichkeiten für analoge und digitale Bildquellen. Mein besonderes Augenmerk liegt hierbei auf dem Bereich der Bewegtbildgestaltung durch digitale Compositingsysteme. Diese Arbeit entstand in enger Zusammenarbeit mit der Firma on line Video 46 AG, Zürich. Besonderen Dank möchte ich Herrn Richard Rüegg, General Manager, für seine Unterstützung und allen Mitarbeitern, die mir in technischen Fragestellung zur Seite standen, aussprechen. Des weiteren bedanke ich mich bei Patrischa Freuler, Marian Kaiser, Marianne Klein, Jörg Volkmar und Tanja Wolf für ihre Unterstützung während der Diplomarbeitszeit. Für die gute Betreuung möchte ich meinen beiden Tutoren, Herrn Prof. Martin Aichele (Erstbetreuer) und Prof. Christian Fries (Zweitbetreuer), danken. Inhaltsverzeichnis Eidesstattliche Erklärung i Vorwort iii 1. Einführung 1 1.1. Zielsetzung der Diplomarbeit 2 1.2. Material und Methodik der Vorgehensweise 4 2. Digitales Compositing im engen und erweiterten Kontext 7 2.1. Begriffsdefinition: Digitales Compositing 8 2.2. Geschichtliche Entstehung von digitalem Compositing 9 2.3. Digitales Compositing in der Produktion 11 2.4. Anforderungen: Digitales Compositing 11 3. Filmgestaltung 13 3.1. Lichtgestaltung 14 3.2. Farbgestaltung 15 3.3. Bewegtbildgestaltung 18 3.3.1. Bildkomposition 18 3.3.2. Einstellung 20 3.4. Anforderungen: Filmgestaltung 24 4. Digitale Bilder 27 4.1. Analoge Formate 28 4.1.1. Videoformate 28 4.1.1.1. SDTV 28 4.1.1.2. HDTV 30 4.1.2. Filmformate 31 4.2. Digitale Formate 32 4.2.1. Digitale Videoformate 33 4.2.2. Digitale Grafikformate 34 4.2.3. Digitale Filmformate 35 4.3. Anforderungen: digitale Bilder 35 5. Digitale Compositingsysteme 37 5.1. Kategorisierung von digitalen Compositingsystemen 38 5.2. Funktionen 41 5.2.1. Systemaufbau 41 5.2.1.1. Materialverwaltung 41 5.2.1.2. Kompositionsverwaltung 42 5.2.1.3. Animation 43 5.2.1.4. Sequenzbearbeitung 44 5.2.2. Mattegenerierung 44 5.2.2.1. Cromakeying 44 5.2.2.2. Lumakeying 45 5.2.2.3. Differenzkeying 45 5.2.2.4. Garbage Matte 45 5.2.2.5. Feinjustierung der Matte 45 5.2.3. Farbkorrektur 45 5.2.4. Grafik- und Zeichenwerkzeuge 45 5.2.5. Warping und Morphing 46 5.2.6. Tracking und Stabelizing 47 5.2.7. Particlesystem 48 5.2.8. Rendering 49 5.2.9. Videofunktionen 49 5.2.10. Plugin 49 5.3. Anforderungen: Digitale Compositingsysteme 50 6 Einführung 6. Praktische Anwendung 53 6.1. Definition der Untersuchungsszenarios 54 6.1.1. Modulares Verarbeitungsprinzip 55 6.1.2. Namenskonvention 57 6.2. Szenario „Zwergspot“ 59 6.2.1. Kompositionsbeschreibung 60 6.3. Szenario „PiffPaffPuff“ 68 6.3.1. Kompositionsbeschreibung 69 7. Kritische Betrachtung der Ergebnisse 77 7.1. Überprüfung der Anforderungen 78 7.2. Fazit 84 8. Ausblick digitales Compositing 91 9. Quellenverzeichnisse 93 9.1. Literaturverzeichnis 93 9.2. Zeitschriften 95 9.3. Manuals 96 9.4. Diplomarbeiten 97 9.5. Internetverzeichnis 98 9.6. Filmverzeichnis 100 10. Verzeichnisse 102 10.1. Abbildungsverzeichnis 102 10.2. Tabellenverzeichnis 104 10.3. Abkürzungsverzeichnis 105 11. Tabelle discreet Inferno 5.3.1 106 12. Tabellarische Auflistung digitaler Compositingsysteme 110 13. Inhalt der beiliegenden CD-ROM 144 14. Glossar 145 Einführung 1 1. Einführung Diese Diplomarbeit untersucht und bewertet anhand praxisnaher Problemstellungen die ästhetischen Anforderungen, die sich für die Verarbeitung von digitalisiertem, bewegtem Bildmaterial an das digitale Compositing stellen. Hieraus ergibt sich die Frage welches Potenzial digitales Compositing für die Erfüllung dieser Anforderungen hat. 2 Einführung 1.1. Zielsetzung der Diplomarbeit Die Kunst der Darstellung ist untrennbar mit dem Einsatz von Technik verwoben. Sei es der Pinsel und die Leinwand des Malers, die Kamera des Filmemachers oder die Hardware des Programmierers – immer bestimmt die Technik und ihre Beherrschung die Grenzen des Darstellbaren. „Denn daß die technische Datenverarbeitung keine Kunst ist, heisst ja nicht umgekehrt, dass die Künste keine Techniken gewesen wären [...], dass die Künste seit ihrer griechischen Definition Techniken sind und heissen.“1 Dies bedeutet, dass sich mit der fortschreitenden Entwicklung der Technik auch die Möglichkeiten der ästhetischen Darstellung verändern. So ist die Welle im Jahr 2000 gedrehten Film „Der Sturm“2 natürlich von anderer Realitätsnähe als die eines Holzschnitts oder Gemäldes. Auch die technischen Dispositionen innerhalb eines einzelnen Mediums durchlaufen eine ständige Entwicklung. So gibt es einen offensichtlichen Unterschied zwischen einem Schwarz/Weiß- und einem Farbfilm oder zwischen einem Stumm- und Tonfilm. Diese Annäherung der Darstellungstechniken an die Realität fand ihren vorläufigen Höhepunkt mit der Erfindung des Films – Bewegungen und Bilder konnten zum einen die Wirklichkeit überzeugend reproduzieren, sie zum anderen in der Postproduktion z.B. durch Montage überschreiten. Gestalterische und technische Innovation in der Geschichte des Films ermöglichten es zudem, immer naturgetreuere und immer phantastischere Bilder auf der Leinwand entstehen zu lassen. Mit dem Einzug der digitalen Bildbearbeitung scheinen die Möglichkeiten der filmischen Darstellung nun unbegrenzt. „…ich schaffe einen Menschen, der vollkommener ist als Adam, … Von einem nehme ich die stärksten und geschicktesten Hände, von einem anderen die schlankesten und schnellsten Beine, von einem dritten den schönsten und ausdrucksvollsten Kopf und schaffe durch die Montage einen neuen, vollkommenen Menschen.“3 Gemeinsam mit den technischen Errungenschaften entwickelt sich jedoch auch die Wahrnehmungsfähigkeit der Zuschauer. Die kritischen Blicke der Betrachter haben sich an immer phantastischere Bilder gewöhnt und bewerten sie streng nach ihrem Vermögen realistisch darzustellen. So erschuf der Filmklassiker „King Kong“4 innerhalb der damaligen technischen Fähigkeiten ein für die Augen der Zuschauer des Jahres 1933 überwältigendes Wunderwerk der Bildillusion. Die damals verwendeten Methoden sind bis heute von Bedeutung und werden tagtäglich in der Filmproduktion verwendet. Doch durch die Verfeinerung der Analogtechnik und dem Einzug der Digitaltechnik sind inzwischen qualitativ hochwertigere Produktionen und Präsentationen von bewegten Bildern möglich.5 Die einstmals überwältigende Bildillusion empfinden heutige Zuschauer als unrealistisch und veraltet und nicht mehr als emotionalisierend oder erschreckend. 1 [Ars89] S. 58 2 siehe Kapitel 9.6 Filmverzeichnis „Der Sturm“ 3 [Alb79] S. 33 4 siehe Kapitel 9.6 Filmverzeichnis „King Kong“ 5 vgl. [Mul02] S.30 Einführung 3 „Does it look right”6, scheint also die alles entscheidende Frage des Betrachters zu sein, auf die nur die Technik eine Antwort geben kann. Durch die digitale „Revolution“ auf dem Gebiet des Films ist es heute möglich Bildkompositionen zu entwickeln, die eine Unterscheidung zwischen Realität und Simulation unmöglich machen, wie in dem Film „Forrest Gump“7 prominent vorgeführt wird. Unterschiedlich bewegte Bildquellen werden zu einem harmonischen Ganzen zusammengefügt. In der Komposition aus z.B. analoger Tricktechnik, 3D-Computeranimation und Realaufnahme entsteht eine Illusion von Einheit. Diese wirkt perfekt, wenn im Bewusstsein des Zuschauers für die Zeit der Einstellung der Eindruck entsteht, dass die Szene zum gleichen Zeitpunkt von einer einzelnen Kamera aufgezeichnet wird. Wim Wenders8 kommentierte diese Entwicklung mit der Feststellung: „Das Bild als solches ist kein Wahrheitsträger mehr.“9 Die komponierte Gesamtheit ist hierbei natürlich mehr als die Summe der einzelnen Bildquellen. Die Illusion ist immer nur so überzeugend wie das gelungene Zusammenfügen der einzelnen Bildsegmente es zulässt. Diese Aufgabe der Zusammenführung unabhängiger Bildquellen und die perfekte Verschleierung der Nahtstellen, ist die zentrale Aufgabe des digitalen Compositing. Es verknüpft die Methodiken des optischen Compositings mit den Möglichkeiten digitaler Bildverarbeitungstechnik und Computergrafik, indem es die analogen Methoden der Komposition von mehreren Bildern in Algorithmen umsetzt. Schon im optischen Printer wurden Keyprozesse und Masken für die Kombination von mehreren Bildebenen benutzt. Für die Beurteilung des Endbildes musste jedoch ein